油管输送射孔多级起爆技术分析

【摘要】油管输送射孔在油田广泛应用，多级起爆技术占其中的很大一部分。本文详细的介绍了常见的几种多级起爆技术：多级投棒起爆，多级压力起爆以及多级增压起爆技术。对于从事射孔行业的人有一定的指导意义。

【关键词】油管输送 多级起爆 投棒 压力 增压

通常一口油、气井中，存在着许多的油层和夹层。所谓夹层，指的是油、气井中，油层与油层之间的不含油层段。油管输送射孔施工时在这些层段处，不能进行正常的射孔作业，但必须保证爆轰波从中间穿过，从一个层段传递到另一个层段。保证爆轰波穿过夹层的载体是夹层枪。所谓夹层枪，指的是未装射孔弹的射孔枪，是一个密封的可耐高压的圆形钢管，内有弹架、导爆索、传爆管等，可以防止油、水进入其内，从而保证导爆索的爆轰波在枪管里正常传爆。

每支夹层枪在射孔管串中都是一个独立的部件，各自在地面的装配间内装配，直到到达井口下井时，才串联接起来。下到井里以后，这些夹层枪的作用只有一个，即将上支射孔枪传递来的爆轰波传递到下支射孔枪。虽然夹层枪的功能单一，但是要保证爆轰波在几十乃至几百米的夹层枪中可靠传递却极其困难，在大夹层中，经常发生夹层枪内导爆索燃烧，乃至熄爆的情况。因此，开发了油管输送式射孔多级起爆技术，解决现场施工难题。

油管输送射孔（TCP）多级起爆技术，是指对于夹层厚度大于30米的井，采用油管来代替夹层枪，在上级射孔枪尾部安装投棒装置或压力发生装置，在下级射孔枪头部安装投棒撞击起爆器或压力起爆器，当上一级射孔枪起爆后，通过分级投棒或加压的方式引爆下级起爆器，从而完成大跨距夹层传爆。目前常用的多级起爆技术有多级投棒起爆技术、多级压力和多级增压起爆技术。

1 多级投棒技术

1.1 基本原理

采用多级投棒起爆装置及油管、撞击起爆器来代替夹层枪。当上一级射孔枪起爆后，将与之相连的多级投棒起爆装置引爆，该装置被引爆后，随即抛射出一个投棒，投棒依其重力在油管中向下运动，最后，将下一级射孔枪上的撞击起爆器击发引爆，从而起爆下一级射孔枪，实现了代替夹层枪在夹层段内的传爆功能。

装置在抛射投棒的同时，投棒内的延时自毁机构也开始自动延时。经过约60s的延时（通常投棒可通过约150m的夹层），该复合投棒自动销毁，爆炸后的小碎片可从撞击起爆器的排砂口排出。也就是说：投棒在允许的延期时间内，完成了击发下一级射孔枪上撞击起爆器。对于井液较脏或稠油井，同样的延期时间通过的夹层长度大打折扣，施工方案设计中必须考虑该因素对过夹层距离的影响。如果井液过脏，易将防沙撞击起爆器的防沙口堵实，必须先洗井，方能施工。既使撞击起爆器没有被投棒撞击起爆，投棒仍会自毁，而投棒体本身被卡在起爆器的“喉口”上部。这样，即使起爆器没有被撞击起爆，因投棒体重量不可能加到起爆器上，上提管串时，整个管串处于安全状态。

1.2 特点

多级投棒起爆装置用于油管输送多层射孔施工中，是一种具有安全、可靠功能的新型夹层传爆装置。该装置适用于井斜不大于35°、夹层段长度大于10m小于100m的油气井油管输送射孔的施工，不适用斜井、水平井的施工。对于夹层长度超过100m的油气井，可采用多套该装置串联使用。由于施工中经常出现卡棒的问题，现在该技术很少使

用。[1]

2 多级压力起爆技术

2.1 基本原理

在每一层枪串的一端加一套压力延时起爆装置，在起爆装置上部安装筛管，环空加压时，井内压力通过筛管作用到起爆器上，引爆压力起爆器后，起爆器引爆延时体，延时体经过一定时间燃烧后，引爆射孔枪。采用这种方式可以在环空内将套管内压力增加到最高值，并能够稳压一分钟，这样有充分的时间将所有起爆器的销钉剪断，将起爆器全部引爆，从而提高了起爆成功率

2.2 特点

延时起爆装置的主要作用是将起爆器的爆轰转换为燃烧，经过一段延时时间，再将燃烧转换为爆轰，从而引爆射孔枪。起爆器爆炸后，引爆起爆药，起爆药点燃点火药，点火药引燃延期药，延期药低速燃烧，经过几分种的燃烧后点燃点火药，点火药引爆起爆药，最后起爆药引爆猛炸药。高温型延时起爆装置48小时耐温 200℃，耐压70Mpa。该技术适用于新井的多级起爆中。

3 多级增压起爆技术

3.1 基本原理

增压装置采用高能火药燃烧输出气体的方式产生压力，并通过夹层油管内的液体传递压力。管柱在下井过程中，井内液体在静液柱压力的作用下，通过自动进水装置进入夹层油管内，通过导气装置把夹层油管内气体排出，使夹层油管内灌满液体。

第一级射孔枪起爆后，爆轰波经专用传爆管恢复能量后，引爆复合点火器，隔板点火引燃高能火药，将爆轰转燃烧，高能火药燃烧产生高温、高压气体，高压气体进入夹层油管内，由于夹层油管内充满液体，根据液体具有不可压缩的特性，液体将高能气体压力发生装置泄放的气体压力瞬间传递到下一级压力起爆器上。装置产生的输出压力高于下一级压力起爆器安全销剪断压力。因此，下级压力起爆器起爆发火，完成下一层射孔作业。

3.2 特点

该装置分为能量转换器和增压器两部分。专用传爆管和复合点火器装在能量转换器内，高能火药装在增压器内，装置工作时，复合点火器接受射孔枪爆轰，把上一级射孔枪的爆轰转化为燃烧，点燃高能火药。同时复合点火器使射孔枪与增压器保持隔离状态，避免压力相互干扰；使高能火药在增压腔内燃烧产生的压力稳定向下输出，作用于夹层液体上。由于补孔井无法实现套管加压，该技术主要在补孔井的多级起爆中应用。

4 总结

射孔的多级起爆方式现在广泛应用，了解多级起爆方式及其原理对我们根据不同的井况选择不同的起爆方式有至关重要的作用。

多级投棒技术现在很少应用，多级压力起爆技术主要应用于新井射孔，多级增压技术主要用于补孔井。

参考文献

[1] 张凯，裴东兴，崔春生.油管输送射孔压力测试系统设计[J].电子设计工程，2010，3

[2] 王耀忠.油管输送射孔撞击式安全电起爆系统的研制[J].测井技术，2007，1